package com.chengqs.leetcode.hot100;

import com.chengqs.leetcode.utils.DataGeneratorUtil;
import com.chengqs.leetcode.utils.TimeCostUtil;

import java.util.*;

/**
 * 双指针<br>
 * 数组、双指针、排序<br>
 * 中等
 *
 * <h1>15. 三数之和</h1>
 *
 * <P>给你一个整数数组 nums ，判断是否存在三元组 [nums[i], nums[j], nums[k]] 满足 i != j、i != k 且 j != k ，同时还满足 nums[i] + nums[j] + nums[k] == 0 。请你返回所有和为 0 且不重复的三元组。</P>
 *
 * <P>注意：答案中不可以包含重复的三元组。</P>
 */
public class B06ThreeSum {
    public static void main(String[] args) {
        B06ThreeSum threeSum = new B06ThreeSum();

        int[] nums = {-1,0,1,2,-1,-4};
        System.out.println("基础数据");
        TimeCostUtil.timeCost("排序 + 双指针", () -> threeSum.solution1_mine(nums));
        System.out.println(threeSum.solution1(nums));
        System.out.println(threeSum.solution1_mine(nums));
        System.out.println("大数据量");
        int[] nums2 = DataGeneratorUtil.generateRandomIntArray(10000000, 0, 50);
        TimeCostUtil.timeCost("排序 + 双指针_leetcode", () -> threeSum.solution1(nums2));
        TimeCostUtil.timeCost("排序 + 双指针_leetcode", () -> threeSum.solution1_1(nums2));
        TimeCostUtil.timeCost("排序 + 双指针_我的方法1", () -> threeSum.solution1_mine(nums2));
        TimeCostUtil.timeCost("排序 + 双指针_我的方法2", () -> threeSum.solution1_mine2(nums2));
    }

    public List<List<Integer>> solution1_mine2(int[] nums) {
        Arrays.sort(nums);
        List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
        int length = nums.length;
        // 先遍历确定第一个元素
        for (int i = 0; i < length; i++) {
            // 跳过重复元素
            if (i > 0 && nums[i] == nums[i - 1]) {
                continue;
            }
            // 确定第一个元素之后，再确定左右指针
            int l = i + 1, r = length - 1;
            while (l < r) {
                // 计算三数之和
                int sum = nums[i] + nums[l] + nums[r];
                if (sum == 0) {
                    List<Integer> list = new ArrayList<>();
                    list.add(nums[i]);
                    list.add(nums[l]);
                    list.add(nums[r]);
                    res.add(list);
                    l++;
                    r--;
                    // 跳过重复元素
                    while (l < r && nums[l] == nums[l - 1]) l++;
                    while (l < r && nums[r] == nums[r + 1]) r--;
                } else if (sum < 0) {
                    l++;
                } else {
                    r--;
                }
            }
        }
        return res;
    }

    // 排序 + 双指针
    public List<List<Integer>> solution1(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        Arrays.sort(nums);
        List<List<Integer>> ans = new ArrayList<List<Integer>>();
        // 枚举 a
        for (int first = 0; first < n; ++first) {
            // 需要和上一次枚举的数不相同
            if (first > 0 && nums[first] == nums[first - 1]) {
                continue;
            }
            // c 对应的指针初始指向数组的最右端
            int third = n - 1;
            int target = -nums[first];
            // 枚举 b
            for (int second = first + 1; second < n; ++second) {
                // 需要和上一次枚举的数不相同
                if (second > first + 1 && nums[second] == nums[second - 1]) {
                    continue;
                }
                // 需要保证 b 的指针在 c 的指针的左侧
                while (second < third && nums[second] + nums[third] > target) {
                    --third;
                }
                // 如果指针重合，随着 b 后续的增加
                // 就不会有满足 a+b+c=0 并且 b<c 的 c 了，可以退出循环
                if (second == third) {
                    break;
                }
                if (nums[second] + nums[third] == target) {
                    List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
                    list.add(nums[first]);
                    list.add(nums[second]);
                    list.add(nums[third]);
                    ans.add(list);
                }
            }
        }
        return ans;
    }

    public List<List<Integer>> solution1_1(int[] nums) {
        Arrays.sort(nums); // 先排序
        List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();

        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            // 跳过重复元素
            if (i > 0 && nums[i] == nums[i - 1]) continue;

            // 双指针，目标是找到 nums[l] + nums[r] = -nums[i]
            int l = i + 1, r = nums.length - 1;
            int target = -nums[i];

            while (l < r) {
                int sum = nums[l] + nums[r];
                if (sum == target) {
                    res.add(Arrays.asList(nums[i], nums[l], nums[r]));
                    l++;
                    r--;
                    // 跳过重复元素
                    while (l < r && nums[l] == nums[l - 1]) l++;
                    while (l < r && nums[r] == nums[r + 1]) r--;
                } else if (sum < target) {
                    l++;
                } else {
                    r--;
                }
            }
        }
        return res;
    }

    /**
     * 相较于我的方法2，提升最大的地方就是`int target = -nums[i];`将三数之和中的其中一个取反和另外两个元素之和作比较
     * 所以会少比较一次
     * @param nums
     * @return
     */
    public List<List<Integer>> solution1_mine(int[] nums) {
        // 排序
        Arrays.sort(nums);
        // 准备结果空数组
        List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
        // 确定第一个元素
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            // 如果和上一个元素相同，跳过
            if (i > 0 && nums[i] == nums[i -1]) continue;
            // 确定a的位置之后，用双指针解决b和c
            int b = i + 1,c = nums.length - 1;
            int target = -nums[i];
            while (b < c) {
                int sum = nums[b] + nums[c];
                if (sum == target) {
                    res.add(Arrays.asList(nums[i], nums[b], nums[c]));
                    b++;
                    c--;
                    // 跳过重复元素
                    while (b < c && nums[b] == nums[b - 1]) b++;
                    while (b < c && nums[c] == nums[c + 1]) c--;
                } else if (sum < target) {
                    b++;
                } else {
                    c--;
                }
            }
        }
        return res;
    }
}
